论船舶中压电力系统电气设备安装工艺

论船舶中压电力系统电气设备安装工艺
摘要：本文主要对船舶中压电力系统电气设备安装工艺进一步的分析了解。

关键词：船舶；中压电力系统；电气设备；现状；构成
引言：
随着船舶向大型化方向发展，船舶电力系统的容量在不断增加，受船舶安装
空间的限制，目前大中型特殊船舶开始向中压电力推进系统方向发展，导致其电
网的复杂程度显著提升。

传统的低压电力推进系统安装工艺已很难适应新型中压
电力推进系统的要求。

传统的低压电力推进系统安装工艺已很难适应新型中压电
力推进系统的要求。

一、舰船电力推进的发展及现状
船舶电力推进技术已发展了近年，目前国外、西门子等公司在该领域的研究
处于世界领先地位。

随着船舶技术的发展，船舶电力系统的容量在不断增加，受
船舶上安装空间的限制及经济航行的需要，迫使某些大中型特殊船舶向中压电力
推进方向发展，导致其电网的复杂程度也逐渐增加。

传统的低压电力推进系统安
装工艺已很难适应新型中压电力推进系统的要求。

电力推进系统按照电制来划分，其主要有下列4种类型：（1）低压直流/直流型电力推进，采用1000V以下直流
电网和直流推进电机。

（2）低压直流/交流型电力推进，采用1000V以下直流电
网和变频调速推进电机。

（3）低压交流/直流交流型电力推进，采用690V以下
低压交流电网和变频调速推进电机推进功率一般在5MW以下。

（4）中压交流/
直流/交流型电力推进，采用2400~13800V中压交流电网和大功率变频调速推进
电机推进功率通常为5MW~50MW。

随着我国海洋事业的日益发达，民用船舶开始向多功能性方向发展，为满足
民用船舶的发展需要，发展船舶中压电力推进技术势在必行。

近年来我国704、712研究所对船舶中压电力推进技术的研究取得了较突出的成果。

我国铺管船、
钻井船、海洋平台、潜水船等新型船型绝大部分已采用中压电力推进技术，船舶
中压电站呈现出井喷式发展势头。

二、中压电力系统的构成分析
中压配电系统的配电网络结构可分为两种：放射形网络和环形网络。

典型的放射形供电网络结构如图1.1所示。

其主要特点是网络结构呈发散形，传输操作和控制简弟。

网络中利关断路器使某一负载回路发生故障时，可以选择
性的断开该负载回路。

另外这种网络结构还具有扩充的特点，通过插糟式的连接
方式即可增加新的配电设备，从而能够增加负载的连接点数。

但是随着中压电力
推进系统的不断发展，电网的容量不断增加，这种网络的缺点便显现出来了。

对
于大型复杂的电网结构，选择性保护很难制定方案，并且冗余量严重不足。

典型环形供电网络如图1.2所示。

在这种电网里，配电板之间成环形连接方
式来输送电力，通过断路器的所有负载均有两条回路可选择，大大提高了电网安
全性、可靠性。

如果负载回路发生故障，切断输出端的断路器将负载回路从电网
中断开，其余的分站仍然能正常工作。

此网络的特点是可以根据负载的情况来改
变发电机的台数，并且可根据海上工况来决定是否需要两至三台发电机并网，对
经济节能方面可起到作用。

三、中压电力系统的特点
船舶中压电力系统最本质的特点是高压、低电流，中压电站的相关特性都
是以此为基础展开的。

在船舶上，提高电气设备的工作电压，就可以在功率
一定的情况下减小工作电流。

屯气设备的体积只与功率有关，而与电压没有关系，如电机、变压器等。

提高电气设备的工作电压只需提高电气设备的绝缘等级，而
提高电气设备的绝缘等级在目前的技术水平下比较容易实现，并且稳定可靠。

船
舶中采用中压电力系统不仅节省了大量电缆成本，更重要的是减轻了建造施工难度。

此外，由于减小了电站的额定工作电流，而短路电流与额定电流的计算方法
类似，因此电站的短路电流也可以大大减小，从而减小中压配电板电流保护整定值，降低配电板的部分成本。

四、中压配电板安装工艺的技术要求
馈电线路采用塑壳式断路器进行过载保护和短路瞬动保护，电动机回路的塑
壳式断路器应根据船级社的要求配置分励脱扣线圈或欠压释放线圈，以实现优先
脱扣或紧急切断功能。

所有塑壳式断路器包括组合起动屏和分配电板内的断路器
应为插入式安装，可在不断电的情况下从板前抽出，小型的COMPACT NS断路器
可为固定式安装。

所有配电板、分配电板和起动屏的门需打开至90°。

在配电板间的配电板前应铺设耐油橡胶垫，厚度为10mm，耐压等级为10000V。

船舶中压电力系统的安装
工艺包括接地、设备保护、电缆敷设及电路保护等方面，通过简单的、合理的方
法来选择安装方式。

五、中压电力系统电气设备保护要点
1.潮流计算的必要性
电力潮流计算和短路计算的目的，是为了确定在正常和应急情况下发电机、
电缆、配电板和变压器等设备上的热应力和机械应力是否低于设计最大值。

同时
也给出变压器抽头和调压器的设定值，用来保证不同的汇流排的电压和负载末端
上的电压都在允许的偏差范围内。

电力潮流计算用来确定发电和配电网络中负载
电流的稳定值，因为船上的电网一般是放射型的，因此求解相对容易。

一般在短
路电流计算以前完成该工作以提供短路电流计算所需的起始工作点。

2.短路电流的危害
当相与相之间或相与地之间产生短路时，回路中的电流元大于额定电流，此
时电气设备受到短路电流的冲击会出现绝缘损坏、元件损坏等现象；电流大，电
压就低，使电设备受到影响；随着电流电压的变化，功率分配也会不均，影响电
力系统的稳定性。

短路计算的目的，是为了确保故障短路电流不超过断路器和其
它设备的最高设定值。

短路的情况下，汇流排和电缆上的机械应力比平常情况下
要高出许多，船级社的规范规定了设备的设计限制值。

3.接地故障
如果一相短接到地面，将产生接地故障电流。

接地故障电流的大小在很大程
度上取决于系统接地的方式，它们分别是：未接地，由于非故障相和地面间的电
容性连接，接地故障电流仍会产生，在船舶装置中这种电流只有几安培；低阻抗
接地，接地故障电流将流过发生接地故障的电路，较低阻抗的电阻使得故障电流
不低于安培；高阻抗接地，接地故障电流将流过发生接地故障的电路，较高阻抗
的电阻使得故障电流不高于安培；闪电接地，产生一个很高的约等于短路电流的
接地故障电流；线圈接地，从理论上而言，通过适当地调整线圈接地，故障电流
会很低。

但在船上却应用的很少，主要是因为船上电网结构是变化的和调整线圈
是不切实际的。

结束语
船舶电力推进技术已发展了近年，目前国外、西门子等公司在该领域的研究
处于世界领先地位。

随着我国海洋事业的日益发达，民用船舶开始向多功能性方向发展，为满足民用船舶的发展需要，发展船舶中压电力推进技术势在必行。

参考文献：
[1]船舶电缆敷设工艺概述[J].王波，胡勇.黑龙江科技信息.2012（19）
[2]变频器应用过程中的抗电磁干扰问题探析[J].黄安春.科技致富向导.2012（06）
[3]舰船综合电力系统若干问题分析[J].杨青.上海造船.2010（02）
[4]船舶6600V中压电力系统及其安全操作[J].赵文利，陈新.航海技术.2010（01）
[5]船舶电力推进系统的建模与仿真[D].高海波.武汉理工大学2008。